JP5260729B2 - 半静的ビーム形成方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信システムの基地局でのビーム形成方法、移動体通信システムの基地局、移動体通信システム、及びコンピュータプログラム製品に関する。

ビーム形成の信号処理技法を、放射パターンの指向性を制御する多数の送信変換器又は受信変換器と共に使用することができる。信号を受信する時に、ビーム形成は所望の信号の方向で受信器感度を高め、干渉及び雑音の方向で感度を下げることができる。信号を送信する時に、ビーム形成は信号が送信される方向で電力を増やすことができる。無指向性伝送と比較した変更は伝送利得として知られる。これらの変更は放射パターン内にビーム及びヌルを作成することによって行われる。

移動体通信システムの基地局におけるビーム形成方法であって、通信システムは少なくともセルを備え、方法は、ブロードキャストビームを用いてセルの少なくとも一部分をカバーするステップ、一部分上のアクティブ移動局の個数が第１のしきい値より少ない場合に、セルの一部分上の各アクティブ移動局のためにストリーミングビームを割り当てるステップであって、ビームの方向はアクティブ移動局の位置に従って調整される、ステップを備える。この方法は、アクティブ移動局の個数が第１のしきい値より多い場合に、アクティブ移動局の全ての可能な対の最も狭い角距離を有する少なくとも２つのアクティブ移動局を入手することによってアクティブ移動局のグループを選択し、アクティブ移動局のグループに単一のストリーミングビームを割り当てるステップをさらに備える。

実施形態の利益は半静的ビームを使用することを可能にすることであり、ビームのパターン及び方向は適応式にセルの一部分のトラフィック分布に従って選択される。各ビームをセルの一部分内のアクティブユーザの総数及びその位置に従って単一のユーザ又はユーザのグループに割り当てることができる。

一実施形態では、セルの一部分はセクタであり、セルはセクタのセットに分割される。さらなる実施形態では、アクティブ移動局のグループの選択は、グループの各アクティブ移動局の方向パターン又は速度パターンを分析するステップをさらに備える。

さらなる実施形態では、アクティブ移動局のグループの選択は、第２のしきい値を超える速度で移動するアクティブ移動局を除外する。アクティブ移動局のグループの選択は、到来方向（ＤｏＡ）アルゴリズムを用いて各アクティブ移動局の位置を入手するステップをさらに備える。

他の実施形態では、ビーム形成方法は、アクティブ移動局のグループの最も狭い角距離が第３のしきい値を超える場合に、セルの一部分をカバーする等距離固定ビームのセットを形成するステップをさらに備える。

実施形態のもう１つの利益は、アクティブ移動局の位置に従って静的ビーム形成又は固定ビームを選択することができ、通常は等距離の方向を有する複数のビームがセルエリアをカバーすることである。

さらなる実施形態では、ビームのセットの第１のビームと第２のビームとの間の角距離が第４のしきい値を超える場合に、第１のビーム及び第２のビームは同一の周波数リソースを共用する。

さらなる実施形態では、アクティブ移動局はチャネル特性に関連する情報を基地局にフィードバックする。チャネル特性はアクティブ移動局によって受信された信号の品質及び強度を備える。受信された信号の品質及び強度の品質は受信された信号のビットエラー確率を用いて測定される。

もう１つの態様では、本発明は、先行する請求項のいずれか１項に従って実行するように動作可能な移動体通信システムの基地局に関する。

もう１つの態様では、本発明は、ビーム形成のための移動体通信システムであって、先行する実施形態のいずれか１つに従って実行するように動作可能な移動体通信システムに関する。

もう１つの態様では、本発明は、記憶媒体に格納されたコンピュータプログラム製品であって、プログラムが基地局で実行される時に、基地局に先行する請求項実施形態のいずれか１つに記載の方法を実行させる実行可能プログラム手段を備えるコンピュータプログラム製品に関する。

次では、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して例としてのみ詳細に説明する。

移動体通信システムを示すブロック図である。 移動体通信システムを示す第２のブロック図である。 移動体通信システムの実施形態を示す図である 移動体通信システムのさらなる実施形態を示す図である。 ビーム形成の方法を示す流れ図である。 移動体通信システムのさらなる実施形態を示す図である。

図１に、セル１０１、基地局１０２、及びセル１０１内の異なる位置に配置された複数の移動局Ｕ１からＵ５を含む移動体通信システム１００のブロック図を示す。ブロードキャストビーム（図示せず）がセル１０１全体をカバーする。ビームは、セル１０１上のアクティブ移動局の個数が第１のしきい値より少ない場合に、セル１０１のアクティブ移動局ごとに割り当てられる。図１に示された構成について、第１のしきい値は６つのアクティブ移動局であり、その結果、各移動局Ｕ１からＵ５は異なるビームを割り当てられ、ビーム１０３はＵ１に割り当てられ、ビーム１０４〜１０７はそれぞれ移動局Ｕ２からＵ５に割り当てられる。ビーム１０３〜１０７のそれぞれの方向はアクティブ移動局の位置に従って調整される。

図２に、セルの一部分２０１、基地局２０２、及び複数の移動局Ｕ１からＵ８を備える移動体通信システム２００の第２の構成を示す。ブロードキャストビームはセルの一部分２０１全体をカバーする。

移動体通信システム２００は、セル内又はセルの一部分内のアクティブ移動局の位置及び個数において発生し得る変化をも示す。ユーザあたりに単一ビームを使用することの限界をセットする第１のしきい値は６である。この場合には、第１のしきい値より大きい数に対応する８つのアクティブ移動体ユーザがある。アクティブ移動局の数が第１のしきい値より大きい時には、アクティブ移動局のグループが選択され、ここで、選択されるグループは、アクティブ移動局の全ての可能なグループの最も狭い角距離を有する。このグループが単一のビームを割り当てられる。

移動体通信システム２００の構成に従うと、ビーム２０３は５つのアクティブ移動局Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ６、及びＵ７をグループ化し、これらは、全てが同一のビームに割り当てられる。このグループはアクティブ移動局の全ての可能なグループ化の最も狭い角距離に対応する。角距離は到来角の差を得ることによって、基地局によって測定される。残りのアクティブ移動局は、単一のビームを割り当てられる。移動局Ｕ８はビーム２０４を割り当てられ、移動局Ｕ４はビーム２０５を割り当てられ、移動局Ｕ５はビーム２０６を割り当てられる。アクティブ移動局のグループ化を異なる選択アルゴリズムに対応するものとすることができる。第１の代替案では、アクティブ移動局の対の全ての可能な角距離が測定され、最小の角距離を有する対が最初に選択される。次に、この選択された対と第３以降のアクティブ移動局との間の角距離が測定され、角距離しきい値以内の場合にはグループに追加される。

単一のユーザ又はアクティブ移動局のグループを有するビームは移動局のうちの少なくとも１つの位置に従ってビームの方向を調整する。代替案では、最初にネットワークに入った移動局が半静的ビームの方向を定義することができる。各アクティブ移動局の位置を、到来方向（ＤＯＡ）アルゴリズムを使用して入手することができる。代替案では、アクティブ移動局が含むことができる全地球測位システム受信器のフィードバックを受け取るアクティブ移動局の位置を入手することが可能である。セル又はセルの一部分の中の２つのビーム、例えばビーム２０４及び２０６がしきい値より大きい角距離を表す場合には、この２つのビームが同一の周波数リソースを共用することができる。

図３に、セルの一部分３０１及び基地局３０２を備える移動体通信システム３００の実施形態を示す。システム３００はさらに、２つのビーム３０３及び３０４内の６つのアクティブ移動局Ｕ１からＵ６を備える。セルの一部分３０１は、この図には示されていないブロードキャストビームによってカバーされる。

セル又はセルの一部分の中の移動局が、それが通信している基地局に対する方向及び速度を相対的に変更する可能性があるので、アクティブ移動局の方向パターンを分析することによってアクティブ移動局のグループの選択を行うことが可能である。代替案では、各アクティブ移動局の方向と速度パターンとの両方をアクティブ移動局のグループの選択において使用することができる。

図３では、アクティブ移動局Ｕ５及びＵ６が両方ともビーム３０３内にグループ化されている。というのは、これらが、類似する方向で類似する速度パターンを伴って移動しているからである。移動局Ｕ１、Ｕ３、及びＵ４は全てがビーム３０４内にグループ化されている。というのは、これらの全てが非常に低速で移動しているか、全く移動していないからである。第２のしきい値より速い速度で移動しているアクティブ移動局のために特定のビームを割り当てることも可能である。その場合に、ビームはセル全体を通じてその移動局に従う。これはユーザＵ２に従うビーム３０５にあてはまる。別の実施形態では、移動局Ｕ２がビーム３０４に割り当てられる。というのは、実際の位置がそのグループ内の他のアクティブ移動局に対して閉ざされているからである。

アクティブ移動局Ｕ１からＵ６はチャネル特性に関連する情報を基地局３０２にフィードバックする。これらのチャネル特性は受信信号の品質及び強度を備えることができ、これは受信信号のビットエラー確率を用いて測定することができる。

図４に、セル４０１、基地局４０２、及びセル４０１にわたって位置決めされた複数のアクティブ移動局Ｕ１からＵ７を含む移動体通信システム４００のさらなる実施形態を示す。

セル４０１内のアクティブ移動局の個数は７つであり、これは６という第１のしきい値より多い。従って、アクティブ移動局は、最も狭い角距離を有する少なくとも２つのアクティブ移動局のグループを形成するようにグループ化されなければならない。移動局の全ての可能なグループ化の間の角距離は第３のしきい値より大きいので、特定のビームをアクティブ移動局の１つのグループに割り当てることはできない。この場合には、４０２からビーム４０５を備える等距離固定ビームのセットが形成される。第１のビーム４０２は移動局Ｕ４及びＵ５をカバーし、第２のビーム４０３はアクティブ移動局Ｕ１及びＵ２をカバーし、ビーム４０４はアクティブ移動局Ｕ３及びＵ６をカバーし、ビーム４０５はアクティブ移動局Ｕ７をカバーする。

図５に、ブロードキャストビームを用いてセルの少なくとも一部分をカバーする第１のステップ５０１を備える、移動体通信システムの基地局でのビーム形成方法の流れ図を示す。第２のステップ５０２では、セルの一部分の中のアクティブ移動局の個数を第１のしきい値と比較する。セクタ上のアクティブ移動局の個数が第１のしきい値未満である場合には、第３のステップ５０３で、１つのビームをセルの一部分の各アクティブ移動局に割り当てる。ビームの方向はアクティブ移動局の位置に従って調整される。第４のステップ５０４では、アクティブ移動局の全ての可能なグループの最も狭い角距離に対応するアクティブ移動局のグループを選択する。

第５のステップ５０５では、アクティブ移動局のグループの最も狭い角距離を第３のしきい値と比較する。この方法の第６のステップ５０６では、アクティブ移動局の速度を入手し、第２のしきい値を超える速度を有するアクティブ移動局をグループ化選択から除外する。第７のステップ５０７では、アクティブ移動局の個数が第１のしきい値より多い場合に、グループに単一のビームを割り当てる。この方法は、さらに、第８のステップ５０８を備え、このステップでは、アクティブ移動局のグループの最も狭い角距離が第３のしきい値より大きい場合に、セルの一部分をカバーする等距離固定ビームのセットを形成する。

図６は、ブロードキャストビームを用いてセルの少なくとも一部分をカバーする手段６０２、アクティブ移動局の個数が第１のしきい値より少ない場合にセルの一部分上の各アクティブ移動局にビームを割り当てる手段６０３、及びアクティブ移動局の個数が第１のしきい値より多い場合に、アクティブ移動局の全ての可能なグループの最も狭い角距離を有するアクティブ移動局のグループを選択し、それらを単一ビーム内にグループ化する手段６０４を備える基地局６０１を備える移動体通信システム６００を説明する図である。基地局６０１は、さらに、到来方向アルゴリズムを用いて各アクティブ移動局の位置を入手する手段６０５を備える。基地局６０１は、説明されたステップ及び／又はアルゴリズムの一部分を実行するコンピュータプログラム製品を含むことができる。移動体通信システム６００は、さらに、フィードバック情報６０８を基地局６０１に送信する手段６０７を含む移動局６０６を備える。

１００ 移動体通信システム
１０１ セルの一部分
１０２ 基地局
１０３ 第１のビーム
１０４ 第２のビーム
１０５ 第３のビーム
１０６ 第４のビーム
１０７ 第５のビーム
２００ 移動体通信システム
２０１ セルの一部分
２０２ 基地局
２０３ 第１のビーム
２０４ 第２のビーム
２０５ 第３のビーム
２０６ 第４のビーム
３００ 移動体通信システム
３０１ セル
３０２ 基地局
３０３ 第１のビーム
３０４ 第２のビーム
３０５ 第３のビーム
４００ 移動体通信システム
４０１ セル
４０２ 第１の等距離ビーム
４０３ 第２の等距離ビーム
４０４ 第３の等距離ビーム
４０５ 第４の等距離ビーム
５００ ビーム形成の方法
５０１ 第１のステップ
５０２ 第２のステップ
５０３ 第３のステップ
５０４ 第４のステップ
５０５ 第５のステップ
５０６ 第６のステップ
５０７ 第７のステップ
５０８ 第８のステップ
６００ 移動体通信システム
６０１ 基地局
６０２ カバーする手段
６０３ 割り当てる手段
６０４ 選択する手段
６０５ 入手する手段
６０６ 移動局
６０７ 送信する手段
６０８ フィードバック

Claims (13)

1. 移動体通信システムの基地局におけるビーム形成方法であって、前記通信システムは少なくともセルを備え、前記方法が、
   前記一部分上のアクティブ移動局の個数が第１のしきい値より少ない場合に、前記セルの前記一部分上の各アクティブ移動局のためにストリーミングビームを割り当てる（５０３）ステップであって、前記ビームの方向は前記アクティブ移動局の位置に従って調整される、ステップ、
   アクティブ移動局の前記個数が前記第１のしきい値より多い場合に、アクティブ移動局の全ての可能な対の最も狭い角距離を有する少なくとも２つのアクティブ移動局を入手することによってアクティブ移動局のグループを選択し、アクティブ移動局の前記グループに単一のストリーミングビームを割り当てる（５０４）ステップ、及び
   アクティブ移動局の前記グループの前記最も狭い角距離が第３のしきい値を超える場合に、前記セルの前記一部分をカバーする等距離固定ビームのセットを形成する（５０８）ステップを備える方法。
   
2. 請求項１記載の方法であって、前記セルの前記一部分がセクタであり、前記セルがセクタのセットに分割される、方法。
   
3. 請求項１記載の方法であって、アクティブ移動局の前記グループの前記選択が、前記グループの各アクティブ移動局の方向パターンを分析するステップをさらに備える、方法。
   
4. 請求項３記載の方法であって、アクティブ移動局の前記グループの前記選択が、前記グループの各アクティブ移動局の速度パターンを分析するステップをさらに備える、方法。
   
5. 請求項４記載の方法であって、アクティブ移動局の前記グループの前記選択が、第２のしきい値を超える速度で移動するアクティブ移動局を除外する（５０６）、方法。
   
6. 請求項１記載の方法であって、アクティブ移動局の前記グループの前記選択が、到来方向アルゴリズムを用いて各アクティブ移動局の位置を入手するステップをさらに備える、方法。
   
7. 請求項１記載の方法であって、ビームの前記セットの第１のビームと第２のビームとの間の角距離が第４のしきい値を超える場合に、前記第１のビーム及び前記第２のビームが同一の周波数リソースを共用する、方法。
   
8. 請求項１記載の方法であって、前記アクティブ移動局がチャネル特性に関連する情報を前記基地局にフィードバックする、方法。
   
9. 請求項８記載の方法であって、前記チャネル特性は前記アクティブ移動局によって受信された信号の品質及び強度からなる、方法。
   
10. 請求項９記載の方法であって、受信された信号の前記品質及び強度の前記品質は前記受信された信号のビットエラー確率を用いて測定される、方法。
    
11. 移動体通信システムの基地局（６０１）であって、
    請求項１乃至１０のいずれか１項に従って、前記一部分上のアクティブ移動局の個数が第１のしきい値より少ない場合に、前記セルの前記一部分上の各アクティブ移動局のためにストリーミングビームを割り当てる（５０３）手段であって、前記ビームの方向が前記アクティブ移動局の位置に従って調整される、手段、及び
    請求項１乃至１０のいずれか１項に従って、アクティブ移動局の前記個数が前記第１のしきい値より多い場合に、アクティブ移動局の全ての可能な対の最も狭い角距離を有する少なくとも２つのアクティブ移動局を入手することによってアクティブ移動局のグループを選択し、アクティブ移動局の前記グループに単一のストリーミングビームを割り当てる（５０４）手段、及び
    請求項１乃至１０のいずれか１項に従って、アクティブ移動局の前記グループの前記最も狭い角距離が第３のしきい値を超える場合に、前記セルの前記一部分をカバーする等距離固定ビームのセットを形成する手段を備えた基地局（６０１）。
    
12. ビーム形成のための移動体通信システム（６００）であって、
    請求項１乃至１１のいずれか１項に従って、前記一部分上のアクティブ移動局の個数が第１のしきい値より少ない場合に、前記セルの前記一部分上の各アクティブ移動局のためにストリーミングビームを割り当てる（５０３）手段であって、前記ビームの方向が前記アクティブ移動局の位置に従って調整される、手段、及び
    請求項１乃至１１のいずれか１項に従って、アクティブ移動局の前記個数が前記第１のしきい値より多い場合に、アクティブ移動局の全ての可能な対の最も狭い角距離を有する少なくとも２つのアクティブ移動局を入手することによってアクティブ移動局のグループを選択し、アクティブ移動局の前記グループに単一のストリーミングビームを割り当てる（５０４）手段、及び
    アクティブ移動局の前記グループの前記最も狭い角距離が第３のしきい値を超える場合に、前記セルの前記一部分をカバーする等距離固定ビームのセットを形成する手段を備えた移動体通信システム（６００）。
    
13. プログラムが基地局で実行される時に、前記基地局に請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法を実行する手順をコンピュータに実行させるプログラム。

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